CC课件
首页

人教【新课标】高中化学一轮复习:专题12电化学解析版

资源预览文档简介为自动调取,内容显示的完整度及准确度或有误差,请您下载后查看完整的文档内容。

1/9

2/9

剩余7页未读,查看更多内容需下载

人教【新课标】高中化学一轮复习:专题12电化学一、单选题1.下列关于原电池的叙述正确的是(  )A.构成原电池的正极和负极的材料必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转化为电能的装置C.在原电池中,电子流出的一极是正极D.原电池工作时,电路中的电流是从负极到正极【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.构成原电池的电极可以是金属与金属,也可以是金属与非金属,A项不符合题意;B.原电池是将化学能转化为电能的装置,B项符合题意;C.原电池中电子流出的一极是负极,C项不符合题意;D.原电池工作时,电流是从正极到负极,D项不符合题意。故答案为:B。【分析】A.非金属材料也可作电极材料;C.原电池中电子由负极经导线流向正极;D.原电池工作时电流由正极流向负极。2.下列各装置能构成原电池的是(  )A.B.C.D.【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.两个电极活动性相同,不能构成原电池,A不符合题意;B.有活动性不同的电极、电解质溶液,形成了闭合回路,能够自发进行氧化还原反应,具备原电池构成条件,B符合题意;C.无电解质溶液,不能构成原电池,C不符合题意;D.没有形成闭合回路,不能构成原电池,D不符合题意;故合理选项是B。【分析】原电池的构成条件为:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④原电池反应是能自发的进行氧化还原反应,据此解答。3.某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是(  )A.将电能转化为化学能B.电子由锌片经导线流向铜片C.铜片作负极D.锌片发生还原反应【答案】B【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.原电池可以将化学能转化为电能,故A不符合题意;B.该水果电池中,锌是负极、铜是正极,电子由锌片经导线流向铜片,故B符合题意;C.锌的活泼性大于铜,锌是负极、铜是正极,故C不符合题意;D.锌片失电子发生氧化反应,故D不符合题意。【分析】Zn为负极,负极上Zn失去电子,Cu为正极,氢离子在正极上得到电子,电子由负极流向正极,原电池中化学能转化为电能。4.某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,装置如下图。当电池工作时,下列说法错误的是(  )A.铜片为正极B.负极的电极反应为Zn-2e-=Zn2+C.化学能主要转化为电能D.电子从锌片经水果流向铜片【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.由以上分析可知,铜片做正极,故A不符合题意;B.锌做负极,在负极上,锌失去电子生成锌离子,电极反应式为:Zn-2e-=Zn2+,故B不符合题意;C.在原电池中化学能主要转化为电能,故C不符合题意;D.电子从锌片经外电路流向铜片,电子不能进入电解质溶液中,故D符合题意;故答案为:D。【分析】活泼性:锌>铜,该原电池中锌片为负极,负极发生氧化反应,铜片为正极,正极发生还原反应,原电池工作时将化学能转化为电能,电子由负极经导电流向正极,不会经过电解质溶液,据此解答。n5.用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是(  )A.电子通过盐桥从乙池移向甲池B.盐桥中K+向左移动C.开始时,银片上发生的反应是Ag-e-=Ag+D.电路中每转移2mole-,正极材料增重216g【答案】D【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.电子从铜片经外电路流向银片,不经盐桥,A不符合题意;B.盐桥中阳离子向正极移动,则K+向右移动,B不符合题意;C.银片上发生的反应是:Ag++e-=Ag,C不符合题意;D.每转移2mole-,正极生成2molAg,增重为,D符合题意;故答案为:D。【分析】A.口诀:“电子不小下水,离子不上岸”,电子不会通过电解质溶液B.阴阳离子移动方向口诀:“阳正阴负”C.正负极判断,活泼金属做负极,相对不活泼做正极,银做正极,Ag++e-=AgD.转移电子与生成银的关系e-~Ag,故转移2mol电子,生成2molAg,增重216g6.如图为一种氢氧燃料电池的装置示意图,下列说法错误的是(  )A.该装置中氧化反应和还原反应在不同区域进行B.石墨是电极材料C.O2是正极反应物、H2是负极反应物D.H2SO4可以传导电子和离子【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.该装置中负极区发生氧化反应,正极区发生还原反应,氧化、还原反应在不同区域进行,故A不符合题意;B.石墨是电极材料,不参加反应,故B不符合题意;C.O2是正极反应物发生还原反应、H2是负极反应物发生氧化反应,故C不符合题意;D.H2SO4可以传导离子,不能传导电子,故D符合题意;故答案为:D。【分析】氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为负极,负极发生氧化反应,通入氧气的一极为正极,正极发生还原反应,电子不能通过电解质溶液,据此解答。7.科学家设计了锂-空气电池,它直接使用金属锂作负极,让从空气中获得的通过多孔碳电极。该电池具有较高的能量密度(单位质量的电池所放出的能量)。下列关于这种电池的说法正确的是(  )A.放电时氧气发生氧化反应B.放电时电子向负极移动C.放电时电能转化为化学能D.能量密度高可能是因为锂的相对原子质量小【答案】D【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.放电时氧气得电子化合价降低,发生还原反应,故A不符合题意;B.原电池工作时,电子从负极流出,向正极移动,故B不符合题意;C.锂-空气电池放电时将化学能转化为电能,故C不符合题意;D.金属Li失去1mol电子时消耗的质量为7g,较其它金属消耗的质量小,即Li电池的能量密度高,故D符合题意;故答案为:D。【分析】金属锂作负极,负极发生还原反应,氧气作正极,正极发生还原反应,原电池中电子由负极经导线流向正极,原电池是将化学能转化为电能的装置,据此解答。8.镉镍可充电电池的充、放电反应如下:Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。则该电池充电时阳极放电的是(  )A.Cd(OH)2B.CdC.Ni(OH)2D.NiO(OH)【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式【解析】【解答】电池充电时阳极失电子发生氧化反应,该电池充电时,总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)Cd+2NiO(OH)+2H2O,Ni(OH)失电子发生氧化反应生成NiO(OH),所以阳极放电的物质是Ni(OH)2,选C。【分析】依据电解时阳极失电子发生氧化反应,所含元素化合价升高分析9.下图是电解CuCl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极,则下列有关判断正确的是(  )A.a为负极,b为正极B.a为阳极,b为阴极C.电解过程中,d电极质量增加D.电解过程中,氯离子浓度不变n【答案】C【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A、根据电流方向可知a为正极,b为负极,故A不符合题意;B、根据电流方向可知a为正极,b为负极,故B不符合题意;C、根据电流方向可知a为正极,b为负极,c为阳极,d为阴极,电解过程中,d电极铜离子得到电子变为铜单质,质量增加,故C符合题意;D、电解过程中,c极氯离子失去电子变为氯气,因此浓度减小,故D不符合题意;故答案为:C。【分析】根据电流方向判断电极类型及有关电极反应。10.如图所示是电解溶液的装置,其中、为石墨电极。则下列有关判断正确的是(  )A.为负极、为正极B.电极发生了还原反应C.电解过程中,电极质量增如D.溶液中电子移动方向为【答案】C【知识点】电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.由分析可知,a端为电源的正极,b端为电源的负极,A不符合题意;B.由分析可知,c电极为阳极,发生氧化反应,B不符合题意;C.由分析可知,d电极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu,因此d电极质量增加,C符合题意;D.电子只能在电极和导线之间移动,不能在溶液中移动,D不符合题意;故答案为:C【分析】电流由电源的a端流出,因此a端为正极,b端为负极,电极c为阳极,电极d为阴极。阳极上电解质溶液中的Cl-发生失电子的氧化反应,生成Cl2,其电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑;阴极上电解质溶液中的Cu2+发生得电子的还原反应,生成Cu,其电极反应式为Cu2++2e-=Cu。11.下列有关电化学原理的说法正确的是(  )A.铝—空气燃料电池以KOH为电解液时,负极反应为:B.用电解法精炼铜,阳极反应为:C.钢铁在中性条件下被腐蚀,正极反应为:D.电解法冶炼铝时,阳极反应为:【答案】D【知识点】铜的电解精炼;常见化学电源的种类及其工作原理;铁的吸氧腐蚀【解析】【解答】A.铝—空气燃料电池以KOH为电解液时,负极上铝失去电子被氧化转变为偏铝酸根离子,负极反应为:,A不符合题意;B.用电解法精炼铜,阳极粗铜上的铜等金属失电子被氧化,阳极反应为:,B不符合题意;C.钢铁在中性条件下发生的是吸氧腐蚀,正极反应为:,C不符合题意;D.工业上电解熔融的氧化铝来冶炼铝时,阳极氧离子失电子被氧化,阳极反应为:,D符合题意;故答案为:D。【分析】A.书写电极反应方程式要注意电解质环境B.阳极应该是失去电子C.钢铁在中性环境发生的是吸氧腐蚀,故正极应该是氧气发生反应;酸性环境发生析氢腐蚀D.电极法制备铝使用的原料是Al2O3,切记不是AlCl312.判断如图原电池装置图示中电子或离子流向、正极或负极等标注正确的是(  )A.图甲铅蓄电池B.图乙锌银纽扣电池C.图丙燃料电池D.图丁锌铜原电池【答案】C【知识点】常见化学电源的种类及其工作原理;电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.铅蓄电池中Pb是原电池负极,PbO2是原电池正极,A不符合题意;B.锌银纽扣电池中Zn是原电池负极,Ag2O是原电池正极,B不符合题意;C.H2是燃料电池的负极,失去电子,O2是燃料电池的正极,溶液中H+向正极移动,C符合题意;D.锌铜原电池,盐桥中Cl-向负极(右池)移动,D不符合题意;故答案为:C。【分析】A.铅蓄电池中Pb为负极;B.锌银纽扣电池中Zn为负极;C.氢氧燃料电池中,通入氢气的一极为负极,通入氧气的一极为正极;nD.原电池中阴离子向负极移动。13.我国《政府工作报告》首次写入“推动充电、加氢等设施的建设”。如图是一种新型“全氢电池”,能量效率可达。下列说法错误的是(  )A.该装置将化学能转化为电能B.离子交换膜不允许和通过C.吸附层为负极,电极反应式为D.电池总反应为【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.“全氢电池”工作时是原电池反应,能量变化是将化学能转化为电能,故A不符合题意;B.由工作原理图可知,左边溶液为碱性,右边溶液为酸性,所以离子交换膜可阻止左边的碱性溶液和右边的酸性溶液发生中和,因此该离子交换膜不能允许H+和OH-通过,故B不符合题意;C.根据氢气的进出方向可知,氢气在吸附层A上发生氧化反应,化合价由0价变成+1价,吸附层A为负极,电极反应为:H2-2e-+2OH-═2H2O,故C符合题意;D.根据C的分析可知,右边吸附层B为正极,发生了还原反应,正极电极反应是2H++2e-=H2↑,左边吸附层A为负极,发生了氧化反应,电极反应是H2-2e-+2OH-=2H2O,因此总反应为:H++OH-=H2O,故D不符合题意;故答案为:C【分析】C.氢气在A处被氧化放出电子后变成氢离子,而溶液中存在氢氧化钠,氢离子直接被中和为水。14.氨—空气燃料电池的结构如图所示。关于该电池的工作原理,下列说法正确的是(  )A.b极发生氧化反应B.O2-由b极移向a极C.a极的电极反应:2NH3+3O2-+6e-=N2+3H2OD.理论上消耗2molNH3,同时消耗33.6LO2【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式;化学电源新型电池;原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.b极通入氧气,为燃料电池的正极,发生还原反应,A项不符合题意;B.根据原电池原理,阴离子向原电池中的负极移动,即O2-由b极移向a极,B项符合题意;C.根据原电池原理可知,a极为燃料电池的负极,NH3失去电子发生氧化反应,电极反应式为:2NH3+3O2--6e-=N2+3H2O,C项不符合题意;D.根据原电池原理,该燃料电池的总反应为:4NH3+3O2=2N2+6H2O,可知标准状况下该电池工作时,每消耗4molNH3,同时消耗3molO2。则在标准状况下,理论上消耗2molNH3,同时消耗1.5molO2,即消耗O2,D项中若非标准状况下,则消耗的O2的体积不是33.6L,D项不符合题意;故答案为:B。【分析】A、b极发生还原反应;C、a极为燃料电池的负极,应该失去电子;D、没有强调标准状态下。15.银锌纽扣电池的电池反应式为:。下列说法正确的是(  )A.锌是阴极,发生还原反应B.电解液可以用硫酸代替C.电池工作时,移向极D.工作时转移电子,则消耗的质量为6.5g【答案】D【知识点】电极反应和电池反应方程式;化学电源新型电池;原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.根据总反应,Zn的化合价升高,失电子,做负极,发生氧化反应,故A不符合题意;B.硫酸会和锌反应,故B不符合题意;C.原电池中,阴离子移向负极,故移向锌电极,故C不符合题意;D.1mol锌转移2mol电子,所以转移电子,则消耗为0.1mol,锌的质量为6.5g,故D符合题意;故答案为:D。【分析】A、Zn的化合价升高,失电子,发生氧化反应;B、硫酸会和锌反应;C、阴离子移向负极,Zn的化合价升高,做负极;16.海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是(  )A.海水起电解质溶液作用B.N极仅发生的电极反应:C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能nD.该锂-海水电池属于一次电池【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,故A不符合题意;B.由上述分析可知,N为正极,正极上水和氧气均能得电子发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑和O2+4e-+2H2O=4OH-,故B符合题意;C.Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,并能传导离子,故C不符合题意;D.该电池不可充电,属于一次电池,故D不符合题意;故答案为:B。【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2↑,M极上Li失去电子发生氧化反应,则M电极为负极,电极反应为Li-e-=Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,同时氧气也可以在N极得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。17.太阳能光伏电池电解水制高纯氢的工作示意图如下。下列相关叙述错误的是(  )A.连接时电极1附近pH降低B.连接时,溶液中的阴离子向电极2迁移C.连接时电极3上NiO(OH)被还原为D.交替连接、时,电极3附近的也会交替消耗和生成【答案】A【知识点】原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.连接K1时,电极1为阴极,电极反应式为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,生成氢氧根离子,电极1附近pH升高,故A符合题意;B.连接K2时,电极2为阳极,电极反应式为:4OH--4e-=2H2O+O2,溶液中阴离子OH-向电极2移动,故B不符合题意;C.连接K2时,电极3连接电源负极,即电极3此时为阴极,NiOOH转化为Ni(OH)2,电极反应式为:NiOOH+e-+H2O=OH-+Ni(OH)2,故C不符合题意;D.连接K1时,电极3此时为阳极,电极反应式为:Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O,消耗OH-,连接K2时,电极3此时为阴极,电极反应式为:NiOOH+e-+H2O=OH-+Ni(OH)2,生成OH-,则交替连接、时,电极3附近的也会交替消耗和生成,故D不符合题意;故答案为:A。【分析】接K1时,电极1为阴极,电极3为阳极,连接K2时,电极3为阴极,电极2为阳极,据此解答。18.电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景.近年来科学家研究了一种光照充电电池(如图所示).光照时,光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电.下列叙述错误的是(  )A.充电时,电池的总反应B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关C.放电时,从正极穿过离子交换膜向负极迁移D.放电时,正极发生反应【答案】C【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.由分析可知,充电时阴、阳极的电极反应式,将两电极反应式相加即可得电池总反应为Li2O2=2Li+O2,A不符合题意;B.根据题干信息可知,充电时,光照会使光催化电极产生电子和空穴,阴极反应与电子有关,阳极反应与空穴有关,即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,B不符合题意;C.由分析可知,放电时,金属Li电极为负极,光催化电极为正极,Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移,C符合题意;D.由分析可知放电时正极反应是O2+2e-+2Li+=Li2O2,D不符合题意;故答案为:C。【分析】该装置放电时为原电池,金属锂作负极,电极反应式为Li-e-=Li+;光催化电极作正极,电极反应式为O2+2e-+2Li+=Li2O2。充电时为电解池,金属锂作阴极,电极反应式为Li++e-=Li;光催化电极作阳极,电极反应式为Li2O2-2e-=O2+2Li+。19.科学家设计了一种高效、低能耗制备H2O2的装置,装置如图所示。下列有关说法错误的是(  )A.阴极区产生2molOH-时,参加反应的O2在标准状况下的体积为11.2LB.a为电源的正极C.阳极区反应为−2e-+3OH-=2H2O+nD.该装置中,离子交换膜为阴离子交换膜【答案】A【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用【解析】【解答】A.阴极电极反应式O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-,则阴极区产生2molOH-时,参加反应的O2为1mol,在标准状况下的体积为22.4L,故A符合题意;B.根据前面分析a为电源的正极,故B不符合题意;C.根据前面得到左边是阳极,被氧化,因此阳极区反应式为−2e-+3OH-=2H2O+,故C不符合题意;D.该装置中,氢氧根在阳极消耗,因此阴极产生的氢氧根要转移到阳极区域,则离子交换膜为阴离子交换膜,故D不符合题意。故答案为:A。【分析】左侧电极,醛被氧化为羧酸,则左侧为阳极,电极反应为−2e-+3OH-=2H2O+,右侧为阴极,电极反应为O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-,则a为电源正极,b为电源负极。20.利用微生物除去废水中的乙酸钠和氯苯(),其原理如图所示,下列说法正确的是(  )A.A极上的电极反应式为+e-=Cl-+B.每除去1mol氯苯,同时产生11.2L(标准状况)C.电子流向:B极→导线→A极→溶液→B极D.该装置在高温环境中工作效率更高【答案】B【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用【解析】【解答】A.A为正极,氯苯得电子转化为苯和氯离子,电极反应式为+2e-+H+=Cl-+,A不符合题意;B.A极电极反应式为+2e-+H+=Cl-+,除去1mol氯苯,转移2mol电子,B极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+,得到mol=0.5molCO2,在标况下的体积为11.2L,B符合题意;C.电子流向:负极→导线→正极,电解质溶液中无电子移动,故电子流向:B极→导线→A极,C不符合题意;D.高温环境下,微生物膜被破坏,工作效率降低,D不符合题意;故答案为:B。【分析】B极碳元素化合价升高,发生氧化反应,则B极为负极,电极反应为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+,A极为正极,电极反应为+2e-+H+=Cl-+。二、综合题21.请仔细观察下列四种装置的构造示意图,完成下列问题。图1 锌锰电池图2 碱性锌锰电池图3 铅—硫酸蓄电池图4 锌银纽扣电池(1)碱性锌锰电池的总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,则负极的电极反应式:  。(2)碱性锌锰电池比普通锌锰电池(干电池)性能好,放电电流大。试从影响反应速率的因素分析其原因是  。(3)铅—硫酸蓄电池放电过程中,H2SO4浓度  (填“变大”“变小”或“不变”),充电时阴极的电极反应式为  。(4)锌银纽扣电池在工作过程中  (填物质名称)被还原。【答案】(1)Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2(2)碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳,增大了反应物的接触面积,加快了反应速率,故放电电流大(3)变小;PbSO4+2e-=Pb+SO42-(4)氧化银n【知识点】原电池工作原理及应用【解析】【解答】本题考查了电化学知识,意在考查考生对电化学知识的掌握情况。(1)原电池的负极发生氧化反应,根据元素化合价变化知锌失电子,负极的电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2。(2)碱性锌锰电池用锌粉替代了原锌锰电池的锌壳,增大了反应物的接触面积,加快了反应速率,故放电电流大。(3)铅蓄电池在放电过程中消耗硫酸,所以硫酸浓度变小,充电时阴极PbSO4得电子生成Pb,发生反应PbSO4+2e-=Pb+SO42-。(4)锌银纽扣电池中锌作负极,氧化银作正极,正极发生还原反应,即氧化银被还原。【分析】(1)锌是活泼金属电极,会失去电子,发生氧化反应;(2)在有固体参与的反应中,接触面积越大,反应的速率就越快;(3)根据电池的总反应,可知在反应过程中会消耗硫酸,因此硫酸的浓度会变小;充电使阴极会得到电子,发生还原反应;(4)在锌银纽扣电池在工作过程中,氧化银会得到电子,发生还原反应,被还原。22.银锌电池广泛用于各种电子仪器的电源,它的充放电过程可表示为:2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O回答下列有关问题.(1)电池的放电过程是  (填“①”或“②”).(2)该电池属于  性电池(填“酸”、“碱”或“中”).(3)写出充电时阳极的电极反应式:  (4)充电时,电池的正极应接电源的  极.【答案】(1)②(2)碱(3)2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O(4)正【知识点】化学电源新型电池【解析】【解答】(1)该电池放电时,化学能转化为电能,且能自发发生氧化还原反应,Zn失电子化合价升高,Ag元素得电子化合价降低,所以电池的放电过程是②,所以答案为:②;(2)根据电池反应式知,放电时,Zn和氢氧根离子反应生成Zn(OH)2,则电解质溶液呈碱性,所以答案为:碱;(3)充电时,阳极上Ag失电子发生氧化反应,电极反应式为2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O,所以答案为:2Ag+2OH﹣﹣2e﹣=Ag2O+H2O;(4)充电时,电池的正极是电解池阳极,电解池阳极要恢复原状应该连接原电池正极,所以答案为:正.【分析】本题考查化学电源新型电池,根据反应的自发性与否确定原电池和电解池,明确各个电极上发生的反应,知道原电池、电解池的判断方法.23.下图是实现对天然气中和高效去除的协同转化装置,电极材料是石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。(1)该装置是  装置(填“电解池”或“原电池”),上述装置中光伏电池是。把太阳能转化成  (填“直流电”或“交流电”)。硅基光伏电池工作时,硅原子处于  (填“基态”或“激发态”),光伏电池提供的能源是  次能源。(2)石墨烯做  极,电极反应式为  (3)石墨烯的电势比石墨烯的电势  (填“高”或“低”)。(4)协同转化的总反应方程式为  ,除硫反应的离子方程式为  【答案】(1)电解池;直流电;激发态;一(2)阴;CO2+2H++2e-=CO+H2O(3)低(4)CO2+H2S═CO+H2O+S;H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+【知识点】电极反应和电池反应方程式;电解池工作原理及应用【解析】【解答】该装置为电解池,由图可知,石墨烯上CO2转化为CO,C元素化合价降低,做阴极,电极反应为:CO2+2H++2e-=CO+H2O,石墨烯为阳极,阳极反应式为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+,阳极区反应为2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+,整个过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂,所以协同转化总反应:CO2+H2S═CO+H2O+S,据此分析解答。(1)光伏电池可提供电源,在外接电源下,该装置是电解池;直流电的方向是固定的,而交流电的方向不固定电解池有阴阳两级,其电子是正向运动的,光伏电池是把太阳能转化成直流电;硅基光伏电池工作时,硅原子处于激发态,转为基态过程中以电能形式释放出来,光伏电池提供的能源是一次能源;(2)石墨烯上CO2转化为CO,C元素化合价降低,做阴极,电极反应为:CO2+2H++2e-=CO+H2O;(3)ZnO@石墨烯电极为阴极,石墨烯电极为阳极,则ZnO@石墨烯上的电势比石墨烯上的低;(4)由上述分析可知,阴极反应为CO2+2e-+2H+═CO+H2O,阳极反应为EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+、2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+,反应过程中EDTA-Fe2+相当是催化剂,则协同转化总反应为CO2+H2S═CO+H2O+S,由图可知,除硫反应的离子方程式为:H2S+2EDTA-Fe3+-═2H++S↓+2EDTA-Fe2+。【分析】(1)与太阳能电池相连是电解池,电解池中电源是直流电;光照时硅原子处于激发态,从激发态转化为基态时,电子从高能级跃迁低能级,释放的能量就转化为电能;(2)从装置图可以看出石墨烯电极上发生还原反应,做阴极;n(3)石墨烯电极是阴极,与电源的负极相连,电势比石墨烯的电势低;(4)从图可以看出石墨烯上是Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+再氧化H2S生成S,再结合阴极电极反应式写出协同转化的总方程式.24.当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。问答下列问题:(1)I.CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:主反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-156.9kJ·mol-1副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1kJ·mol-1已知2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H3=-395.6kJ·mol-1。CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=  。(2)加氢合成甲烷时,通常控制温度为500℃左右,理由是  。(3)II.二氧化碳合成甲醇的反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ·mol-1573K时,在体积为2L的刚性容器中,投入2molCO2和6molH2,合成总反应达到平衡时,CO2的平衡转化率为60%。①该反应的平衡常数K=  L2/mol2(保留1位小数)。②为了提高CO2的平衡转化率可以采取的措施有  (填写两项措施)。③图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线  (填“m”或“n”)。④测得在相同时间内,不同温度下H2的转化率如图2所示,v(a)逆  v(c)逆(填“>”“<”或“=”)。(4)用如图装置模拟科学研究在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料,可减少CO2和碱发生副反应),装置中X电极为  (填“正”“负”“阴”或“阳”)极,Y极上的电极反应式为  。【答案】(1)-634.3kJ·mol-1(2)该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高(3)0.5;降低温度、及时将CH3OH分离、适当增大压强;m;<(4)阴极;4OH--4e-=O2↑+2H2O【知识点】盖斯定律及其应用;化学反应速率与化学平衡的综合应用;电解池工作原理及应用【解析】【解答】(1)①已知:①CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-156.9kJ·mol-1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.1kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H3=-395.6kJ·mol-1,根据盖斯定律,将③×2-①,整理可得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=(-395.6kJ/mo1)×2-(-156.9kJ/mo1)=-634.3kJ/mol;(2)加氢合成甲烷时,温度低于500℃时,反应速率低;温度高于500℃,对于副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),正反应是吸热反应,温度升高,化学平衡向生成CO的方向移动程度增大,不利于甲烷的生成。通常控制温度为500°C左右,这是由于在该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高,副反应发生的少,有利于甲烷的生成;(3)①573K时,在体积为2L的刚性容器中,投入2molCO2和6molH2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),反应开始时,c(CO2)=1mol/L,c(H2)=3mol/L,总反应达到平衡时,CO2的平衡转化率为60%,则△c(CO2)=1mol/L×60%=0.6mol/L,则根据物质反应转化关系可知平衡时c(CO2)=0.4mol/L,c(H2)=3(1-60%)mol/L=1.2mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.6mol/L,则该温度下该反应的化学平衡常数K=L2/mol2;②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/mol的正反应为气体体积减小的放热反应,要提高CO2的平衡转化率,就是要使化学平衡正向移动,根据平衡移动原理,采取的措施可以降低温度、及时将CH3OH分离、适当增大压强;③该反应的正反应为放热反应,升高温度化学平衡向逆反应方向进行,化学平衡常数K减小,根据图像可知,曲线m表示平衡常数K与温度T之间的变化关系;④根据图2可知,温度:c点>a点,在其它条件不变时,温度升高,化学反应速率加快,所以反应速率v(a)逆<v(c)逆;(4)装置中X电极发生反应为CO2得到电子生成C2H4,碳元素化合价降低,发生还原反应,故X电极为阴极,Y为阳极,Y电极失去电子,发生氧化反应,则阳极Y的电极反应式为4OH-_4e-=O2↑+2H2O。【分析】(1)根据盖斯定律,将③×2-①得到目标方程式;(2)500℃左右化学反应速率较快,催化剂活性最高;(3)①计算出各物质的平衡浓度,根据计算;②化学平衡正向移动,CO2的平衡转化率提高;③该反应的正反应为放热反应,升高温度平衡逆向进行;n④温度升高,化学反应速率加快;(4)X电极上CO2制得乙烯,发生还原反应,X为阴极,Y为阳极,阳极上氢氧根失电子生成氧气和水。25.“绿水青山就是金山银山”,研究消除氮氧化物污染对建设美丽家乡,打造宜居环境有重要意义。(1)已知:写出C与反应生成的热化学方程式  。(2)已知:4CO(g)+2NO2(g)⇌4CO2(g)+N2(g)∆H=-1200kJ/mol。在恒容密闭容器中,投入和,经过一段时间后达到平衡状态,测得的转化率为。该温度下,反应的平衡常数为  。(3)原煤经热解、冷却得到的煤焦可用于的脱除。热解温度为得到的煤焦分别用表示,相关信息如下表:煤焦元素分析/%比表面积CH80.792.76105.6984.260.828.98将NO浓度恒定的废气以固定流速通过反应器(图1)。不同温度下,进行多组平行实验,测定相同时间内NO的出口浓度,可得NO的脱除率与温度的关系如图2所示。[已知:的脱除主要包含吸附和化学还原()两个过程]①已知煤焦表面存在的官能团有利于吸附NO,其数量与煤焦中氢碳质量比的值密切相关,比值小,表面官能团少。由图2可知,相同温度下,单位时间内对NO的脱除率比的高,可能原因是  。(答两条)。②后,随着温度升高,单位时间内NO的脱除率增大的原因是  。(4)电解氧化吸收法:其原理如图3所示:①从A口中出来的物质的是  。②写出电解池阴极的电极反应式  。【答案】(1)2C(s)+2NO2(g)⇌N2(g)+2CO2(g)∆H=-854kJ/mol(2)10(3)热解温度高,S-900的煤焦氢炭比值小,表面官能团少,不利于NO吸附;S-900的比表面积小,吸附能力弱,不利于NO吸附;温度升高,反应速率增大(4)O2和较浓的硫酸;2+2H++2e-=+2H2O【知识点】盖斯定律及其应用;化学平衡常数;化学平衡的影响因素;电解池工作原理及应用【解析】【解答】(1)反应的方程式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),将已知反应依次编号为①、②、③,由盖斯定律可知,②×2-①-③得反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),则△H=2△H2-△H1-△H3=2×(-393.5kJ/mol)-(-114kJ/mol)-(+181kJ/mol)=-854kJ/mol,反应的热化学方程式为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-854kJ/mol;(2)根据题意可列出三段式:K===10;(3)①由信息可知,煤焦表面存在的官能团有利于NO的吸附,由图可知,热解温度高,S-900的煤焦比值小,表面官能团少,不利于一氧化氮吸附,对一氧化氮的脱除率小于S-500;由表格数据可知,S-900的比表面积小,吸附能力弱,不利于一氧化氮吸附,对一氧化氮的脱除率小于S-500;②由图可知,350℃后,随着温度升高,反应速率加快,一氧化氮的脱除率增大;(4)①从电解氧化法吸收的原理图可知,和A口相连的电极是阳极室,通入的是稀硫酸,而阴极室通入的是溶液,出来的是S2O。则根据电极放电顺序,可知阳极是OH-失去电子发生氧化反应,生成水和氧气,而H+通过阳离子交换膜进入到阴极室,和反应生成S2O和水,所以整个电解过程中阳极室中的水减少,则阳极室的硫酸浓度会变大,故从A口中出来的物质是氧气和浓度变大的硫酸。②从分析可知,H+通过阳离子交换膜进入到阴极室,和反应生成S2O和水,从到S2O是化合价降低的过程,得到电子发生了还原反应,则电解池的阴极的电极反应室为2+2H++2e-=S2O+2H2O。【分析】(1)写出目标化学方程式,再利用盖斯定律求该反应的反应热;(2)利用“三段式”法求平衡时各物质的物质的量浓度,再计算平衡常数;(3)①分析表格及图像可知是由于S-900的煤焦氢炭比值小,表面官能团少,S-900的比表面积小,吸附能力弱;(4)①A是阳极,电解质是硫酸,所以是水电离出的OH-放电,得到的H+通过质子交换膜移到阴极;②电极阴极是亚硫酸氢根离子放电得到。

版权提示

  • 温馨提示:
  • 1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
  • 2. 本文档由用户上传,版权归属用户,莲山负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
  • 3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
  • 4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。客服热线:13123380146(工作日9:00-18:00)

文档下载

发布时间:2023-10-02 18:42:02 页数:9
价格:¥10 大小:163.11 KB

推荐特供

MORE